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Kyoto Heatcube: Una "batería externa" para las energías renovables

PUBLICADO ORIGINALMENTE EN KTH, 28. SEP 2022

Publicado originalmente en KTH

Imagina una fábrica con una "batería externa" gigante para el almacenamiento de energía térmica, cargada de energía renovable en momentos de buena disponibilidad y precios bajos. Luego, esta energía se descarga como calor cuando los precios son altos y la disponibilidad de sol y viento escasea. Los investigadores Rafael Guédez y Silvia Trevisan de EGI trabajan en un campo de rigurosa actualidad donde la industria quiere deshacerse de los combustibles fósiles y reducir sus costes de energía, y el almacenamiento de energía térmica es una solución clave para lograrlo.

La mitad de la energía que utilizamos se consume en forma de calor. El sector industrial gasta alrededor del 22 por ciento del consumo total de energía mundial en energía térmica. Casi todas las industrias utilizan calor: textil, pulpa, alimentos y bebidas, industria química, siderurgia y minería... Las dos últimas son grandes consumidoras de calor. Y para todas ellas, los combustibles fósiles son la principal fuente de energía.

”Pero el mercado energético está cambiando, las industrias necesitan y quieren dejar los combustibles fósiles. El uso de electricidad también para producir calor es un camino importante hacia la sustitución de los combustibles fósiles”, dice Rafael Guédez, investigador del Departamento de Tecnología Energética.

Un problema crítico de la electricidad renovable es que cuanto más sol y viento, más  fluctúan los precios de la electricidad.

“La producción de energía solar y eólica se entrega cuando hay acceso a ella, no necesariamente cuando la necesitamos. A veces esto puede ser difícil de predecir y, lo que es más importante, la energía renovable a menudo es abundante mientras que la demanda de energía es limitada y viceversa”, dice Rafael.

Ahí es cuando desearías tener esa batería externa de renovables. Para cargarla con energía cuando la disponibilidad de energía eólica o solar es buena y los precios de la electricidad son bajos. Y luego la descargas para proporcionar calor durante las franjas del día en las que la disponibilidad de energía renovable es limitada y la electricidad es cara.

Rafael Guédez, Silvia Trevisan and Bjarke Buchbjerg.

La batería de calor existe, pero Rafael y su colega de investigación Silvia Trevisan lo llaman de otra manera: Almacenamiento de energía térmica, TES, una batería para la industria que puede cargar, almacenar y luego descargar la energía en forma de energía térmica.

”Con el TES, podemos desacoplar la demanda de  calor de la disponibilidad inmediata de energía. Y al utilizar esta tecnología en el sector industrial intensivo en energía, se puede obtener un gran impacto de las energías renovables, principalmente al reducir las emisiones de CO2 y los costes operativos. Cuando el requisito final es el calor, es más rentable y respetuoso con el medio ambiente almacenar directamente en forma de calor, en lugar de en baterías convencionales primero”, dice Silvia Trevisan.

Su investigación explora varias tecnologías de almacenamiento para la batería TES; ¿Qué materiales son los más rentables y eficientes en la batería?

“Queremos almacenar calor en materiales de desecho, como subproductos metálicos. Eso agregaría más circularidad a las baterías térmicas. También consideramos materiales naturales como rocas, aire y fluidos caloportadores. Esto se traduce en significativamente menos problemas y riesgos ambientales que con los productos químicos”, dice Silvia.

Qué técnica es la mejor depende de la temperatura y la energía necesaria. El dúo de EGI se especializa en almacenamiento a alta temperatura. Dado que se requieren muchas formas de calor, las soluciones serán diferentes dependiendo de los propósitos cuando se comercialicen, explica Silvia. Y una empresa que quiere un TES en sus instalaciones necesita exprimirlo sin interferir con la producción.

“Los sistemas pueden ser grandes (cuanta más energía se necesite, mayor será la batería), pero queremos mantenerlos lo más pequeños posible. Una limitación importante en las industrias es el espacio”, dice Rafael.

Desde julio de 2022, EGI colabora con la empresa noruega Kyoto Group, que proporciona a la industria calor sostenible. Las aplicaciones son similares a las exploradas por Silvia en su doctorado, donde construyó un prototipo de almacenamiento de energía térmica. Buscando experiencia para desarrollar las próximas generaciones de su tecnología, Kyoto ha recurrido a KTH.

“Kyoto ahora está financiando el proyecto “RIHOND” (Renewable Industrial Heat on Demand), lo que significa un año de mi posdoctorado”, dice Silvia. “Es agradable trabajar fuera de lo académico de vez en cuando. Te involucras en todo el proceso, desde la etapa de investigación hasta la comercialización de los productos. Puedes ver el impacto total de tu investigación”, dice.

El momento para la investigación de Rafael y Silvia no podría ser mejor: el precio de la energía sigue aumentando y el tema es candente.

“Hoy en día, una solución TES tiene sentido económicamente. Ésta no es sólo una forma de que la industria reduzca costes y se deshaga de la dependencia de los combustibles fósiles. Para algunos, va a ser una oportunidad para emerger como líderes en su sector”, dice Rafael.

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